Arのマイクロ波放電フローによるC_2H_2の解離励起過程:超励起状態を経由した解離機構

摘要

プラズマCVDで水素化アモルファス炭素薄膜を作成する際の原料として、アセチレン（C_2H_2）がよく用いられる。また、有機分子のプラズマ分解では CH(A~2△-X~2)遷移に伴う発光スペクトルが432 nm付近に強く観測される。本研究ではArのマイクロ波放電フローによるC_2H_2の解離励起反応で生成する CH(A~2△)状態の生成機構を議論する。一般に、Ar のマイクロ波放電フローによる原料分子の分解過程は次の３つの可能性がある。(1) Arの準安定励起原子Ar(3P0,2)の衝突によるエネルギー移動、(2) Ar+からの電荷移動とそれに引き続く自由電子との再結合、(3) 高速の自由電子による電子衝撃。ただし、Arの放電フローでは、(3)の可能性は低いとされる。励起エネルギーは(1)が11.5または11.7 Ev、(2)がC_2H_2のイオン化エネルギーと同じ11.40 Evである。C2H2が分解してCH(A~2△)状態が生成するには12.8 Ev以上のエネルギーを要するので、(1)、(2)共にエネルギー的に不可である。CH(A~2△)状態の生成機構は何か。本研究ではその解明に重点をおいた。[実験] 実験装置の概略をFig. 1に示す。真空装置は油回転ポンプ（670 L/min）とメカニカルブースターポンプ（110 m3/h）を組み合わせて排気した。真空装置上流に設置したPyrex製のガラス管内でArをマイクロ波放電（2.45 GHz, 60W）し、放電生成物をチャンバー内に流し込hだ。側面から細いノズル（内径1 mm）を通してC_2H_2を導入した。Ar およびC_2H_2の分圧はそれぞれ0.2-0.4 Torr、約0.5 mTorrとした。